【文章內(nèi)容簡介】 E E PV S SI O A 15I O A 14I O A 13I O A 12I O A 11I O A 10I O A 9IOB9IOB8IOB7IOB6IOB5IOB4IOB3IOB2IOB1IOB0VCP C 15104U1 整流模塊 系統(tǒng)主回路是交 — 直 — 交電壓型變頻電路，其圖 31 如下所示： 圖 31 系統(tǒng)主回路電路圖 13 整流采用三相橋式不可控整流器， 1L ， 2L ， 0C 組成濾波電路， 2R ， 2C ， 2VD 三個(gè)元件和 1VD 一起構(gòu)成尖峰電壓吸收電路（又稱直流側(cè)阻容吸收電路），用以削弱因逆變器換流而引起的尖峰電壓，采用的是 GRT 三相橋式 PWM 逆變器。 參數(shù)計(jì)算和 整流 元件選擇 大功率開關(guān)管 SPWM 正弦脈寬調(diào)制方法的直流利用率為 ，即 / U = 。為了使逆變器輸出 380V 的線電壓，要求直流側(cè)的電源電壓： 3 8 0 V 4 3 8 .8 V0 .8 6 6dU= ? 考慮到大功率的晶體管的管壓降等， 取 450VdU= ，則大功率晶體管的參數(shù)為 () ( 2 : 3 ) 90 0 : 13 50 VB R c e o dUU??，() ( 2 : 3 ) 90 0 : 13 50 VR R c e o dUU??。選擇晶體管模塊 QCA50A— 100A 三塊，作為大功率開關(guān)管。 QCA50A— 100A 為兩單元組件， ce極帶反向續(xù)流二極管，絕緣式結(jié)構(gòu)，其極限參數(shù)為： () 1 0 0 0 V , 5 0 A , 4 0 0 2 WB R c e o CM dU I P? ? ? ? ，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 32所示。 圖 32 QCA50A— 100 模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 三相整流橋 整流橋輸入側(cè)電壓為：2 ??，直流側(cè)功率可估算如下： 取電動(dòng)機(jī)的效率為 ，則電動(dòng)機(jī)的輸入功率為1 2 2 0 0 V K W 2 .7 K W0 .8 2P ??。取逆變器的效率為 14 ，則 直流側(cè)的功率為： 1 K W 3d PP ?? ，故直流側(cè)電流：2900 A 6 .4 A450dddPI U? ? ?。整流二極管最高反壓： 22 6 2 6 1 9 2 V 9 4 0 VRMUU? ? ? ?。 基于以上數(shù)據(jù)，選用 MDS 型三相整流橋模塊，其最大輸出電流為 40A，最高耐壓為1000V。 LC濾波器 取 39。39。22R sx? ，其最大耐壓 26 470VU ? 。選擇兩只 2200μF ，耐壓在 500V 以上的電容器并聯(lián)使用。 濾波電感在這里主要用來限制電流脈動(dòng)（ PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)不存在電流不連續(xù)問題）和短路電流上升率，按照晶體管三相橋式整流電路限制電流脈動(dòng)的電感量 算式估計(jì)如下（取 10%iS ? ）3322( ) *1 0 0. 8 *1 0 19 2* * m H 12 7 m H2 2 * 3. 14 * 30 0 10 % * 6. 4dmMd I dUUULf S I?? ? ? 考慮到電動(dòng)機(jī)和整流變壓器存在一定的電感量，取實(shí)際的串聯(lián)電感為 100mH。選擇兩臺(tái)電感量各為 50mH，額定電流不小于 的電抗器 12,LL串聯(lián)。 直流側(cè)阻容吸收電路 按照晶體管三相橋式整流電路直流側(cè)組容吸收電路參數(shù)式進(jìn)行估算： 02 222% * * 100 100700 00 3 * * 3 *19 2cdlI IC K uF uFfU ?? ? ? 2202 23 * 3 * 170% * * lRd URK II ?? ? ? ? ? 其中， 2C 選擇 2:4μFCZJ 系列紙電容。 2R 的額定功率取為 2W， 2R 選擇 RJ系列金屬膜電阻。 12,VDVD 選用 2CP1G，額定電流 ，最高耐壓 800V。 大功率晶體管阻容吸收電路 15 取電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)電流 mI 為額定電流的 3倍，即 3 * ,mI A A G RT?? 關(guān)斷時(shí)間6usfT ? ，升泵電壓 50VPU ? ，則： 1 1 4 . 4 * 6 μ F 0 . 0 8 6 4 μ F2 ( ) 2 * ( 4 5 0 5 0 )mfdPItC UU? ? ??? 1C 的耐壓值與 GRT 相同，取 1C 為 ,1000V 的電容， 1R 阻值取為 100? 。 變頻調(diào)制模塊 變頻調(diào)制模塊主要部分為單片機(jī) SPCE061A 與 SPWM 波生成調(diào)制芯片 SA4828。SA4828 是 Mitel 公司于 20 實(shí)際 90 年代中期繼 SA482 SA838PWM 波產(chǎn)生器系列后，推出的新一代性能更優(yōu)、功能更強(qiáng)的大規(guī)模集成電路。輸出調(diào)制頻率范圍為 4KHz，頻率分辨率 16 位；載波頻率最高可達(dá) 24KHz，可設(shè)定最小脈寬和延遲時(shí)間；相輸出是標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 輸出，每個(gè)相輸出 有 12mA 的驅(qū)動(dòng)能力。它的突出特點(diǎn)是：可單獨(dú)調(diào)整各相輸出，以適應(yīng)不平衡負(fù)載；內(nèi)部集成了“看門狗”定時(shí)器，加強(qiáng)了監(jiān)控，提高了程序運(yùn)行的安全可靠性；提供軟復(fù)位控制；片內(nèi)提供 3 種可供選擇的波形，如圖 中純正弦波形可用于靜止逆變器電源和單相交流電機(jī)調(diào)速及 UPS；增強(qiáng)型波形和帶死區(qū)增強(qiáng)型波形，非常適合用于三相交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。 三相 SPWM 波的產(chǎn)生 SPWM 逆變器的功率器件是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)器件閉合和導(dǎo)通時(shí)，逆變器輸出的電壓幅度，等于整流器的恒定輸出電壓，當(dāng)開關(guān)器件截止開斷時(shí)，輸出的電壓 是零。因此，逆變器輸出的電壓是等幅的脈沖序列。由于正弦波的諧波分量比較少，所以希望逆變器輸出的波形近似正弦波。通過調(diào)制輸入逆變器波形的頻率和幅值，就可以在功率開關(guān)器件中輸出 SPWM 波。 本設(shè)計(jì)采用 數(shù)字法 實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制 ,按照不同的數(shù)學(xué)模型 ,用計(jì)算機(jī)計(jì)算出各切換點(diǎn)，然后將其存入內(nèi)存，最后通過查表及必要的計(jì)算產(chǎn)生 SPWM 波。但內(nèi)存影響數(shù)字法較大，有時(shí)候不能保證系統(tǒng)的精度。 SA4828 系列三相、單相 SPWM 產(chǎn)生器可直接與微處理器連接，完成外圍控制功能，使系統(tǒng)智能化。微處理器只用很少的時(shí)間去控制它，因而有能力進(jìn)行整個(gè)系 統(tǒng)的檢測、保護(hù)、控制等。 SA4882 是專用大規(guī)模集成電路芯片，其內(nèi)部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。它采用獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口，是一種通用可編程微機(jī)的外圍接口芯片。 (1)主要特點(diǎn) ①全數(shù)字化： SA4828 與微處理器的連接，適用Intel 和 Motorola 兩種總線接口，編程簡潔、方便。 全數(shù)字化的脈沖輸出有很高的精度和溫度穩(wěn)定性； ②工作方式靈活： SA4828 有六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 電平輸 出，用來驅(qū)動(dòng)逆變器的六個(gè)功率開關(guān)器件。直接通過軟 件設(shè)定載波頻率、調(diào)制頻率、調(diào)制比、最小脈寬、死 區(qū)時(shí)間等工作參數(shù)，無需任 何外接電路，節(jié)約了硬件 成本； ③工作頻率范圍寬、精度高，三角載波頻率 可調(diào)，當(dāng)時(shí)鐘頻率為 時(shí)，則載波頻率最高可 達(dá)24kHz，輸出調(diào)制頻率最高可達(dá) 4kHz，輸出頻率的 分辨率可達(dá) 12 位字長。 (2)管腳說明 圖 33 SA4828管腳排列 16 ○1 AD0～ AD7 為 8位地址與數(shù)據(jù)復(fù)用總線，一般接微處理器的標(biāo)準(zhǔn)總線； ○2 WR、 RD、 ALE 為控制總線，采用 Intel 控制模式， R/WDSAS 采用 Motorola 控制模式， CS為片選輸入； ○3 RPHT、 RPHB、 YPHT、 YPHB、 BPHT、 BPHB 為標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 電平輸出端，即 SPWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 ○4 TRIP 指示輸出封鎖狀態(tài)，低電平有效。 ○5 SETTRIP為關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)輸入端。當(dāng)輸入出現(xiàn)高電平時(shí)，輸出腳 TRIP及六個(gè) SPWM輸出將被迅速地鎖存在低電平狀態(tài)，這種封鎖信號(hào)只有在 RST 信號(hào)作用下才能解除 ○6 電源 UDD為＋ 5V電源端， USS 為接地端 （ 3）單片機(jī)控制 SA4828 的電路 圖 211 是單片機(jī) SPCE061A 控制 SA4828 的電路圖。單片機(jī)的 P0口與 SA4828 端口相連，向 SA4828 發(fā)出不同的控制信號(hào)，或是從 SA4828 中讀取數(shù)據(jù)。 圖 34 單片機(jī)與 SA4828 的連接電路圖 SPWM 控制信號(hào)的產(chǎn)生 在本系統(tǒng)中，控制信號(hào)用 HEF4752 大規(guī)模集成塊來產(chǎn)生。要使 HEF4752 正常工作，必須提供 4 路時(shí)鐘信號(hào)和 4個(gè)開關(guān)信號(hào)。將 HEF4752 的Ⅰ端接地，使 HEF4752 工作在晶體管模塊式，將 K 端接 +5v 電源，使每兩路互補(bǔ)信號(hào)之間有較大的輸出延遲， CW 端，L 端分別接 8255C 口的 PC PC0。這樣剩下的只有 4個(gè)控制端了。 FCT 端為頻率控制端，VCT 端為電壓控制端，逆變器的輸出頻率和電壓就是通過控制著兩個(gè)端輸入的方波信號(hào)頻率來控制的。而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過調(diào)頻，調(diào)壓實(shí)現(xiàn)的。所以，必須在轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器與 HEF4752 之間正比的方波信號(hào)為 FCT 和 VCT 時(shí)鐘信號(hào)。 ,VCT FCTff與 1fU 的關(guān)系及低頻補(bǔ)償 考慮到單片 機(jī)中 A/D 轉(zhuǎn)換器分辨率為 10 位，所以頻率指令信號(hào) 1fU 用 10 位二進(jìn)制數(shù)來表示。 17 頻率指令信號(hào)1fU、 1f 頻率與FCTf的關(guān)系如下： 1 1 1( ) 3360f FCTU f H z f f? 0 0 — 1 168 2 336 . . . . . . . . . 1000 50 168000 . . . 1023 171864 所以有 FCTf =168U1f ， U1f =201f 。 當(dāng) 1f =50Hz 時(shí) ， U1f =1000Hz，F(xiàn)CTf=168000Hz。 為了使1 FCTVCTfUKf?成立，必須滿足 VCTff ? ，故取 ()VCTnomf =168000Hz/=336000Hz 在 1f =20 50 Hz 范圍內(nèi)，維持 VCTf =336000 Hz 不變，這樣可自動(dòng)維持 1U /1f =常數(shù)。在 020Hz 范圍內(nèi)，引入低頻補(bǔ)償，以維持磁通恒定。低頻補(bǔ)償?shù)乃枷胧牵涸诘皖l段，按一定規(guī)律減少 VCTf ，使 FCTVCTff 比值增大，從而使 1U =K FCTVCTff 相對增大，以補(bǔ)償定子繞組電阻上的壓降，維持磁通恒定。 補(bǔ)償?shù)囊?guī)律如下： 0()11139。 0 .0 5 2 0 z2